Schweres Wasser ist der gebräuchliche Begriff für Wasser, das das Deuteriumisotop von Wasserstoff, 2H2O oder D2O, umfasst. Der Begriff kann sich auf Wasser beziehen, das eine beliebige Menge an Deuterium enthält, bezieht sich jedoch oft auf Wasser, das angereichert wurde, um 100% oder nahe XNUMX % zu enthalten.
Das Deuterium in schwerem Wasser ist ähnlich wie normaler Wasserstoff, der auch als Protium bekannt ist, außer dass es ein zusätzliches Neutron enthält. Ein Deuteriumatom enthält also ein Neutron, ein Proton und ein Elektron. Das zusätzliche Neutron fügt dem Atom eine kleine Menge Gewicht hinzu, etwa 10 % des Gesamtgewichts, was es schwer macht.
Diese Art von Wasser ist vor allem für seine Rolle bei der Regulierung der Prozesse von Kernreaktoren bekannt, die kein angereichertes Uran verwenden. Bei der Kernspaltung setzen Kernreaktoren Neutronen frei. Diese Neutronen bewegen sich unglaublich schnell. Um eine kontrolliertere Kettenreaktion mit nicht angereichertem Uran zu haben, müssen die Neutronen verlangsamt werden. Um dies zu tun, wird eine Art Regler verwendet. Beryllium, Graphit und normales Wasser werden alle als Regler verwendet und haben alle ihre eigenen Vorteile und Grenzen. Schweres Wasser ist ein weiterer Regulator, wobei das hinzugefügte Neutron es stabiler macht, Neutronen zu regulieren, die es passieren.
In der Natur kommt Deuterium einmal für ungefähr alle 4000-7000 normale Wasserstoffatome vor. Das bedeutet, dass etwa eines von zwanzig Millionen Wassermolekülen schwere Wassermoleküle sind. Dieses Material ist nicht wirklich als solches geschaffen, aber es ist veredelt. Aus großen Reservoirs wird normales Wasser gezogen, aus dem leichteren Wasser wird die geringe Menge an schwerem Wasser gewonnen. Schweres Wasser wird von verschiedenen Nationen und Unternehmen gelagert, und da es für seine Verwendung als Nuklearregulator nicht wirklich verbraucht wird, wachsen diese Vorräte mit der Zeit.
Es gibt ein noch schwereres Wasserstoffisotop namens Tritium, das jedoch nicht für schweres Wasser in Kernreaktoren verwendet wird. Tritium ist radioaktiv und kommt in der Natur sehr selten vor, sondern am häufigsten als Nebenprodukt nuklearer Ereignisse. Das Wasser selbst ist zum Glück nicht radioaktiv, aber für den Menschen leicht giftig. Obwohl es im Wesentlichen mit normalem Wasser identisch ist, beeinflusst sein erhöhtes Gewicht die Geschwindigkeit bestimmter wichtiger chemischer Reaktionen, einschließlich der Zellteilung. Der Grad, bei dem schweres Wasser giftig wird, kann je nach einer Reihe von Faktoren zwischen etwa 10 und 50 % des Gesamtwassers im Körper liegen. In der Natur werden diese Werte jedoch nie erreicht, daher ist eine Vergiftung kein wirkliches Problem.
Aufgrund seiner zentralen Rolle bei der Regulierung des Spaltungsprozesses von Brutreaktoren, die zur Herstellung von waffenfähigem Plutonium verwendet werden können, ist dieser Stoff streng reguliert. Die internationale Gemeinschaft behält Nationen, die große Mengen davon produzieren oder beschaffen, genau im Auge, da dies ein Zeichen dafür sein kann, dass sich die Nation in Richtung der Herstellung von Atomwaffen bewegt.